建筑防火性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估及其科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)

1建筑防火性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估及其科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)第一頁，共九十七頁。

提綱一、性能化防火設(shè)計(jì)的時(shí)代背景二、性能化防火設(shè)計(jì)的方法與步驟三、性能化防火設(shè)計(jì)的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)四、性能化防火設(shè)計(jì)舉例五、結(jié)束語2第二頁，共九十七頁。3一、性能化防火設(shè)計(jì)的時(shí)代背景3建筑與科技發(fā)展對(duì)防火設(shè)計(jì)的新要求2處方式建筑防火設(shè)計(jì)4性能化防火設(shè)計(jì)的興起1建筑防火的目的與措施5性能化設(shè)計(jì)和處方式設(shè)計(jì)的關(guān)系第三頁，共九十七頁。4建筑防火目的：(1)保護(hù)建筑物內(nèi)及其周圍人員生命安全和健康；(2)保護(hù)建筑物內(nèi)及其周圍財(cái)產(chǎn)并限制火災(zāi)損失；(3)保護(hù)消防人員的安全并能夠開展有效的滅火工作；(4)保護(hù)環(huán)境（大氣、水和土壤）。1.建筑防火的目的與措施第四頁，共九十七頁。5保護(hù)人員安全措施：預(yù)防火災(zāi)疏散通道限制火災(zāi)蔓延盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行有效滅火避免發(fā)生轟燃通過限制疏散通道的長度、防煙、排煙、排熱以及防止建筑物倒塌等措施減少人員的危險(xiǎn)性實(shí)現(xiàn)防火的技術(shù)措施第五頁，共九十七頁。6保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全的措施：預(yù)防火災(zāi)減少財(cái)產(chǎn)密度盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行有效滅火限制火災(zāi)蔓延避免發(fā)生轟燃通過排煙、排熱、避免水造成的損失以及防止建筑物倒塌等措施減少財(cái)產(chǎn)的損失實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防護(hù)目的的技術(shù)措施第六頁，共九十七頁。72處方式建筑防火設(shè)計(jì)定義：處方式建筑防火設(shè)計(jì)：按照傳統(tǒng)建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)建筑物防火分類及其對(duì)防火設(shè)計(jì)的明確要求，對(duì)建筑防火系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的工程。處方式防火設(shè)計(jì)評(píng)估：按照按照傳統(tǒng)建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)建筑物防火分類及其對(duì)防火設(shè)計(jì)的明確要求，對(duì)建筑防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估。第七頁，共九十七頁。8特點(diǎn)：一般是指根據(jù)火災(zāi)事故的發(fā)生、發(fā)展和撲救等經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和火災(zāi)科學(xué)研究試驗(yàn)等消防實(shí)踐總結(jié)出來的，并經(jīng)不斷修改完善的一套有明確防火設(shè)計(jì)措施和各種具體的設(shè)計(jì)參數(shù)要求的規(guī)定。優(yōu)點(diǎn)是清楚明了、簡單易行，對(duì)設(shè)計(jì)和驗(yàn)收評(píng)估人員的要求不高，能夠滿足大多數(shù)規(guī)?；蚬δ艿纫筝^簡單建筑的設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)監(jiān)督需要。缺點(diǎn)是它使建筑設(shè)計(jì)千篇一律，不利于新消防技術(shù)和產(chǎn)品的采用、很難滿足技術(shù)進(jìn)步的要求，并且無法確切地知道人們認(rèn)為安全的具體指標(biāo)到底是多少、為滿足這種安全的建設(shè)投入與所能達(dá)到的安全性能水平之間具有多高的投資效益比。第八頁，共九十七頁。93建筑和科技發(fā)展對(duì)防火設(shè)計(jì)的新要求現(xiàn)代建筑的特點(diǎn)：攀高比闊，爭奇斗艷，彰顯時(shí)尚，各領(lǐng)風(fēng)騷第九頁，共九十七頁。10火災(zāi)科學(xué)方興未艾：火災(zāi)機(jī)理日見清晰現(xiàn)象描述逐漸量化數(shù)值模擬日臻完善研究群體日益強(qiáng)大火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為消防工程的變革提供了可能第十頁，共九十七頁。11消防技術(shù)層出不窮：火災(zāi)探測(cè)智能化火災(zāi)撲救自動(dòng)化成套設(shè)備系列化消防管理信息化火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為消防工程的變革提供了可能細(xì)水霧滅火遙控水炮第十一頁，共九十七頁。

定義：性能化設(shè)計(jì)：針對(duì)特定建筑對(duì)象的消防安全目標(biāo)，運(yùn)用消防安全工程學(xué)原理，采取計(jì)算機(jī)?；驍?shù)理推算的方法，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法，確定合理的消防安全設(shè)計(jì)。性能化評(píng)估：采用確定性或概率方法，基于消防安全工程學(xué)的邏輯關(guān)系，對(duì)已設(shè)計(jì)或現(xiàn)有的建筑對(duì)象，結(jié)合其消防工程體系的合理性、實(shí)用性，數(shù)值化地分析論證其火災(zāi)危害與風(fēng)險(xiǎn)。124性能化防火設(shè)計(jì)的興起第十二頁，共九十七頁。13特點(diǎn)：只確定建筑要達(dá)到的總體目標(biāo)要求或設(shè)計(jì)性能水平，規(guī)定一系列性能目標(biāo)和可以量化的性能準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，一般附有一個(gè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)的技術(shù)文件。設(shè)計(jì)人員或其他規(guī)范執(zhí)行者根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象特點(diǎn)，按規(guī)范要求，采用“處方式”規(guī)范或以性能為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和評(píng)估方法來完成認(rèn)為可以接受或能夠取得最低規(guī)定安全水平的設(shè)計(jì)。在大多數(shù)情況下，規(guī)范不明確規(guī)定某項(xiàng)解決方案，而是確定能達(dá)到規(guī)范要求的可接受的方法。第十三頁，共九十七頁。14可以針對(duì)不同的建筑物確定不同的安全水平，能使設(shè)計(jì)者或監(jiān)督者具有自由發(fā)揮的較大余地，解決“處方式”規(guī)范中存在的大部分問題，但對(duì)于規(guī)范使用者而言則要求經(jīng)過專門的嚴(yán)格訓(xùn)練，并要有不同建筑物的火災(zāi)大小數(shù)據(jù)以及大量建筑材料的燃燒特性數(shù)據(jù)、專門的設(shè)計(jì)和評(píng)估工具等作為支撐。第十四頁，共九十七頁。5.性能化設(shè)計(jì)和處方式規(guī)范的關(guān)系1、兩者的目標(biāo)是一致的，可以相互驗(yàn)證；2、兩者各具特點(diǎn)：指令性的簡捷、明確，便于操作，可直觀理解，運(yùn)用成本低。性能化的演繹、推理，可以模化，需要理解力，運(yùn)用成本高。3、兩者將長期互補(bǔ)共存。性能化適應(yīng)于新型的、特殊的建筑設(shè)計(jì)與評(píng)估；指令性適用于一般的、普遍的建筑設(shè)計(jì)與評(píng)估。4、兩者可相互變化。性能化的歸納，總結(jié)成律可作為指令性。指令性的細(xì)化，數(shù)理表述可化為性能化。15第十五頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟16（一）基本概念總體目標(biāo)：保護(hù)生命、保護(hù)財(cái)產(chǎn)、保護(hù)使用功能、保護(hù)環(huán)境功能目標(biāo)：對(duì)如何達(dá)到總體目標(biāo)說明性能要求：材料、構(gòu)件、系統(tǒng)、組件以及建筑方法滿足性能水平要求，從而達(dá)到安全總體目標(biāo)和功能目標(biāo)性能指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)第十六頁，共九十七頁。17總體目標(biāo)：建筑物在火災(zāi)條件下不垮塌功能目標(biāo)：保護(hù)鋼構(gòu)件不燒毀性能目標(biāo)：鋼構(gòu)件有1小時(shí)耐火時(shí)間性能指標(biāo)：在1小時(shí)內(nèi)，溫度不高于530C設(shè)計(jì)指標(biāo)：保護(hù)層厚度不小于3mm總體目標(biāo)：保護(hù)人員安全功能目標(biāo)：遠(yuǎn)離起火點(diǎn)的人員有足夠的疏散時(shí)間性能目標(biāo)：限制火災(zāi)蔓延和控制煙氣聚積與流動(dòng)。性能指標(biāo)：燃燒速率小于10MW，40分鐘內(nèi)煙氣層高度3米以上。設(shè)計(jì)指標(biāo)：水噴淋1套（水壓2個(gè)大氣壓）、機(jī)械通風(fēng)300m3/min。第十七頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟確定分析對(duì)象的現(xiàn)場狀況弄清待評(píng)估建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)識(shí)別重大火災(zāi)危險(xiǎn)源設(shè)計(jì)火源功率18第十八頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟確定防火安全的目的和目標(biāo)保證人員安全減少起火的可能性防止火蔓延防止火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大19第十九頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟選擇合適的定量分析方法定量分析是性能化分析的基本方法，需要根據(jù)分析的需要選擇合適的定量方法；火災(zāi)過程的計(jì)算機(jī)模擬是一種主要的方法（CFAST、FDS、FLUENT、PHOENICS）20第二十頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟具體分析影響火災(zāi)安全的因素建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；可燃物的燃燒特性與分布；火災(zāi)與煙氣蔓延的特點(diǎn)；室內(nèi)消防設(shè)施的配置狀況；建筑物使用者的特征；消防救援狀況21第二十一頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟給出分析報(bào)告風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)束后應(yīng)當(dāng)給出客觀、全面的結(jié)論報(bào)告；明確指出該建筑物是否符合有關(guān)規(guī)范的要求，原有設(shè)計(jì)是否需要進(jìn)行任何修改等；結(jié)論具有很強(qiáng)的時(shí)效性22第二十二頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟基本的設(shè)計(jì)步驟：三個(gè)階段：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段；定量評(píng)估階段；文件編制階段；八個(gè)步驟23第二十三頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟24性能化設(shè)計(jì)步驟示意圖第二十四頁，共九十七頁。25StepsinthePerformance-BasedAnalysisandtheConceptualDesignProcedureforFireProtectionDesign確定工程具體內(nèi)容建立性能判據(jù)確定安全總體目標(biāo)、功能目標(biāo)、性能目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)：性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇最終設(shè)計(jì)建立火災(zāi)場景試設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)評(píng)估準(zhǔn)備設(shè)計(jì)文件修改設(shè)計(jì)或目標(biāo)性能化設(shè)計(jì)報(bào)告說明、圖紙操作與維護(hù)手冊(cè)Developinga

FireProtectionEngineering

DesignBrief

試設(shè)計(jì)是否滿足性能標(biāo)準(zhǔn)否是PSGDSODPCDFSTDFSM?第二十五頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟（一）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段基本任務(wù)：確定一些基本參數(shù)，包括：評(píng)估所設(shè)計(jì)建筑物的現(xiàn)場狀況；確定業(yè)主的損失目標(biāo)（定性）；把業(yè)主的損失目標(biāo)定量為設(shè)計(jì)目標(biāo)；26第二十六頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟（一）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段確定建筑防火設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)：保障生命安全，包括民眾、工作人員和消防人員的安全；保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全，包括建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備和物品；提供連續(xù)的操作，例如保護(hù)系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)作；限制火災(zāi)與火災(zāi)防治措施的不良影響。27第二十七頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟（一）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段應(yīng)當(dāng)確定防火設(shè)計(jì)目標(biāo)的優(yōu)先順序：多數(shù)情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮人員生命安全；特殊情況下，也可優(yōu)先考慮其它目標(biāo)。如人員少，容易疏散，或存儲(chǔ)高價(jià)值物品；應(yīng)當(dāng)兼顧多個(gè)防火目標(biāo)。28第二十八頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟（二）定量評(píng)估階段選擇火災(zāi)場景和設(shè)定火災(zāi)曲線：選擇火災(zāi)場景；設(shè)定火災(zāi)曲線29第二十九頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟選擇火災(zāi)場景火災(zāi)場景：對(duì)火災(zāi)發(fā)展過程的一種語言描述，包括對(duì)起火、增長、發(fā)展到最大程度（轟燃）以及熄滅過程的說明。需要確定的內(nèi)容：歷史資料；實(shí)際火災(zāi)過程的數(shù)據(jù)；火災(zāi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)30第三十頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟選擇火災(zāi)場景主要涉及以下具體內(nèi)容：起火前的狀況點(diǎn)火源初始可燃物二次可燃物火蔓延的可能性物體的擺放位置室內(nèi)人員狀況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)31第三十一頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟設(shè)定火災(zāi)曲線火災(zāi)的熱釋放速率是決定火災(zāi)發(fā)展的基本參數(shù)之一；性能化分析中所用的HRR是人為設(shè)定的，設(shè)定的越合理，計(jì)算結(jié)果越可靠；火災(zāi)發(fā)展可分為三種基本形式：不斷增長；穩(wěn)定燃燒；逐漸衰弱32第三十二頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟33時(shí)間(s)熱釋放速率穩(wěn)定階段增長階段減弱階段設(shè)定火災(zāi)曲線示意圖第三十三頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟（二）定量評(píng)估階段發(fā)展與評(píng)估初步防火設(shè)計(jì)：按照確定的火災(zāi)場景，依據(jù)設(shè)定的火災(zāi)曲線，發(fā)展初步設(shè)計(jì)方案；通常有多個(gè)方案；評(píng)估、比較這些方案時(shí)，應(yīng)靈活區(qū)分新建建筑和已有建筑。34第三十四頁，共九十七頁。二、性能化防火設(shè)計(jì)方法與步驟（三）文件編制階段分析和設(shè)計(jì)過程的參與者分析或設(shè)計(jì)的理由設(shè)計(jì)方法的說明（方法、假設(shè)和工具）設(shè)計(jì)的背景資料業(yè)主的目標(biāo)說明性能判據(jù)火災(zāi)場景設(shè)定火災(zāi)設(shè)計(jì)替代方案其它資料35第三十五頁，共九十七頁。36三、性能化防火設(shè)計(jì)的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)2熱釋放速率模型及其實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法3羽流模型1火災(zāi)過程模擬4人員疏散模型5自動(dòng)報(bào)警與滅火系統(tǒng)6煙氣流動(dòng)與控制系統(tǒng)7建筑構(gòu)件耐火保護(hù)第三十六頁，共九十七頁。371火災(zāi)過程（煙氣流動(dòng)）模擬方法分類火災(zāi)防護(hù)的工程方法分析方法模擬方法區(qū)域模擬方法場模擬方法第三十七頁，共九十七頁。38火災(zāi)模擬方法及其對(duì)比分析方法與模擬方法對(duì)比分析方法：運(yùn)用工程基本原理、經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范給出具體工程問題的解決方案。模擬方法：建立火災(zāi)過程數(shù)學(xué)模型，真實(shí)近似地再現(xiàn)火災(zāi)過程，并根據(jù)具體工程問題的給出解決方案。第三十八頁，共九十七頁。39火災(zāi)模擬方法及其對(duì)比區(qū)域模擬與場模擬方法區(qū)域模擬方法：通常將火災(zāi)房間分為上下兩個(gè)區(qū)域，即上部的熱煙氣區(qū)和下部的冷空氣區(qū)，并且假設(shè)兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的參數(shù)是均勻的。針對(duì)兩個(gè)區(qū)域分別列出質(zhì)量守恒和能量守恒方程，區(qū)域之間的質(zhì)量交換主要由羽流和通風(fēng)口的摻混作用造成，能量交換除了由質(zhì)量交換帶來的能量傳遞外，還考慮輻射和導(dǎo)熱損失場模擬方法：根據(jù)質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒（N-S方程）、能量守恒和化學(xué)反應(yīng)定律建立描述火災(zāi)過程的控制方程組。為了能夠從整體上求解火災(zāi)過程必須建立火災(zāi)各主要分過程的理論模型，如受浮力影響的湍流模型、湍流燃燒模型、輻射換熱模型和碳黑模型，從而使場模擬的方程組封閉。第三十九頁，共九十七頁。40火災(zāi)模擬方法及其對(duì)比區(qū)域模擬與場模擬方法對(duì)比第四十頁，共九十七頁。41火災(zāi)模擬方法及其對(duì)比區(qū)域模擬與場模擬方法對(duì)比第四十一頁，共九十七頁。42室內(nèi)火災(zāi)及熱煙氣發(fā)展過程第四十二頁，共九十七頁。432火源熱釋放速率模型引言火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評(píng)價(jià)火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)，也是進(jìn)行火災(zāi)模擬研究的基礎(chǔ)參數(shù)。在過去的20多年時(shí)間里，火災(zāi)過程中熱釋放速率的測(cè)試方法法較大的發(fā)展，出現(xiàn)了基于氧消耗原理的熱釋放速率測(cè)試方法，如小尺寸熱釋放速率實(shí)驗(yàn)的ISO5660標(biāo)準(zhǔn)、全尺寸墻角實(shí)驗(yàn)的ISO9705標(biāo)準(zhǔn)，一些火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室還發(fā)展了基于氧消耗原理的大型熱釋放速率測(cè)試方法。此外，基于質(zhì)量損失速率的熱釋放速率測(cè)試方法可以作為基于氧消耗原理測(cè)試方法的補(bǔ)充。與此同時(shí)，基于區(qū)域模型（ZoneModel）的火災(zāi)模擬方法也得到了長足發(fā)展，目前比較著名的火災(zāi)模擬軟件有CFAST、MRFC、Jasmine、Sophie等，部分軟件已經(jīng)可以在Windows9.x和Windows2000界面下運(yùn)行。上述火災(zāi)模擬軟件已經(jīng)成為建筑火災(zāi)研究和火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的重要工具，部分軟件已被成功地運(yùn)用于隧道火災(zāi)的研究和評(píng)價(jià)。但區(qū)域模型的核心是如何構(gòu)造接近于實(shí)際情況的火源熱釋放速率模型。第四十三頁，共九十七頁。44幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型第四十四頁，共九十七頁。45幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型第四十五頁，共九十七頁。46幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型第四十六頁，共九十七頁。47幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型第四十七頁，共九十七頁。48幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型第四十八頁，共九十七頁。49幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型第四十九頁，共九十七頁。50幾種常用的熱釋放速率模型第五十頁，共九十七頁。51幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型第五十一頁，共九十七頁。52幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型第五十二頁，共九十七頁。533熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法基于氧消耗原理的測(cè)試方法氧消耗原理是指大多數(shù)固體材料完全燃燒每消耗一單位質(zhì)量的氧氣所釋放的熱量基本相同（13.1±0.05MJ/kgO2）第五十三頁，共九十七頁。54熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法錐形量熱計(jì)第五十四頁，共九十七頁。55熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法錐形量熱計(jì)實(shí)驗(yàn)原理第五十五頁，共九十七頁。56熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法大型基于氧消耗原理的測(cè)試裝置第五十六頁，共九十七頁。57熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法小汽車火災(zāi)熱釋放速率測(cè)試結(jié)果第五十七頁，共九十七頁。58熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法家具火災(zāi)熱釋放速率測(cè)試結(jié)果第五十八頁，共九十七頁。59熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法基于質(zhì)量損失速率原理的測(cè)試方法第五十九頁，共九十七頁。60熱釋放速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法房間木垛火災(zāi)熱釋放速率測(cè)試結(jié)果第六十頁，共九十七頁。61主要結(jié)論火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評(píng)價(jià)火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)，也是進(jìn)行火災(zāi)模擬研究的基礎(chǔ)參數(shù)。在實(shí)際建筑（包括工業(yè)建筑）火災(zāi)中，可燃物種類繁多如木材、塑料、紡織品、橡膠、油品等，多數(shù)火災(zāi)往往是上述多種可燃物的混合。

運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法研究單一可燃物和混合可燃物的燃燒過程，獲得這些材料在火災(zāi)過程中的熱釋放速率，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，用于實(shí)際火災(zāi)的評(píng)價(jià)和模擬研究工作是十分必要的?；馂?zāi)實(shí)驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)，大型火災(zāi)實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)往往很大。運(yùn)用目前較為成熟的數(shù)學(xué)模型用于火災(zāi)模擬研究工作是切實(shí)可行的，如CFAST和MRFC軟件中應(yīng)用的模型，但要求使用者應(yīng)具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

模型化的方法雖然處理問題較粗糙，但如果相關(guān)參數(shù)選用合理，也可滿足相關(guān)火災(zāi)研究工作的需要。第六十一頁，共九十七頁。624幾種常用的羽流模型Zukoski模型（1）第六十二頁，共九十七頁。63幾種常用的羽流模型Zukoski模型（2）第六十三頁，共九十七頁。64幾種常用的羽流模型Thomas-Hinkley模型第六十四頁，共九十七頁。65幾種常用的羽流模型McCaffrey模型第六十五頁，共九十七頁。66幾種常用的羽流模型NFPA模型第六十六頁，共九十七頁。67羽流模型對(duì)比羽流溫度近似計(jì)算對(duì)兩個(gè)火源上方溫度相同的點(diǎn)，由溫度分布方程得到：利用該方程可以進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。羽流溫度模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)定第六十七頁，共九十七頁。68羽流模型對(duì)比熱煙氣層的體積變化率第六十八頁，共九十七頁。69羽流模型對(duì)比計(jì)算示例算例1：單位面積上的熱釋放速率為800kW/m2，火源面積為0.5m2，火源直徑為0.8m，火源的熱釋放速率為400kW，對(duì)流熱流量為火源熱釋放速率的80%，可燃物高度為0m?；鹧娓叨葹?.42m，虛擬點(diǎn)火源距可燃物表面高度為-0.025m。算例2：選用德國熱與煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)第五部分（DIN18232-5）中的第三組火源描述，火源面積為20m2，火源直徑為5.05m，火源的熱釋放速率為12000kW，對(duì)流熱流量為火源熱釋放速率的80%，可燃物高度為0m。第六十九頁，共九十七頁。70火災(zāi)羽流模型對(duì)比羽流質(zhì)量流量第七十頁，共九十七頁。71火災(zāi)羽流模型對(duì)比羽流溫度變化第七十一頁，共九十七頁。72火災(zāi)羽流模型對(duì)比羽流體積流量第七十二頁，共九十七頁。73火災(zāi)羽流模型對(duì)比羽流質(zhì)量流量第七十三頁，共九十七頁。74火災(zāi)羽流模型對(duì)比羽流溫度變化第七十四頁，共九十七頁。75火災(zāi)羽流模型對(duì)比羽流體積流量第七十五頁，共九十七頁。76火災(zāi)羽流模型對(duì)比主要結(jié)論火災(zāi)過程中的羽流模型是進(jìn)行火災(zāi)模擬、火災(zāi)及煙氣發(fā)展評(píng)價(jià)和防排煙設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本文總結(jié)了幾種常見的羽流模型和適用條件，運(yùn)用算例對(duì)幾種常見的羽流模型進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，對(duì)同一問題各模型得出的羽流質(zhì)量流量存在著差異，而這些差異必然對(duì)煙氣流量和溫度的計(jì)算產(chǎn)生影響，這給火災(zāi)的評(píng)價(jià)造成困難。雖然不同的羽流模型有著不同的適用條件，但這些條件的界限并不十分清楚，使用者很難把握。此外，大部分羽流模型是基于早期實(shí)驗(yàn)的研究成果，如Thomas-Hinkley模型是1963年發(fā)表的，由于受當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件、測(cè)試儀器水平以及人們對(duì)火災(zāi)問題的科學(xué)認(rèn)識(shí)程度的限制，這些成果的適用性需要重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論評(píng)價(jià)，以促進(jìn)火災(zāi)研究及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。第七十六頁，共九十七頁。77火災(zāi)溫度——時(shí)間關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫度曲線：Lie的溫度—時(shí)間關(guān)系表達(dá)式：開口因子當(dāng)當(dāng)和/或Tg等于的值，直到燃料消耗完畢。t—轟燃后的時(shí)間，小時(shí)。對(duì)重物質(zhì)（密度大于或等于1600kg/m3），C=0；對(duì)輕物質(zhì)（密度小于1600kg/m3），C=1。且5耐火保護(hù)第七十七頁，共九十七頁。78鋼構(gòu)件耐火保護(hù)層的厚度計(jì)算輕質(zhì)保護(hù)材料：重質(zhì)保護(hù)材料：干保護(hù)材料：計(jì)算時(shí)不考慮含水量對(duì)構(gòu)件溫度的影響。濕保護(hù)材料：計(jì)算時(shí)考慮含水量對(duì)構(gòu)件溫度的影響。第七十八頁，共九十七頁。79重質(zhì)材料保護(hù)層導(dǎo)熱方程：輕質(zhì)材料保護(hù)層導(dǎo)熱方程：差分形式為：當(dāng)火災(zāi)溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系已知，且構(gòu)件的耐火溫度和耐火時(shí)間已知時(shí)，就可以按照上式計(jì)算保護(hù)層的厚度Br’。第七十九頁，共九十七頁。四、性能化防火設(shè)計(jì)舉例

濟(jì)南遙墻國際機(jī)場新航站樓火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估80項(xiàng)目概述危險(xiǎn)源辯識(shí)火災(zāi)危害性評(píng)估鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)第八十頁，共九十七頁。項(xiàng)目概述81新航站樓建筑面積為8萬平方米；在建筑形式上，用簡單的幾何大跨度結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出一個(gè)大空間體。第八十一頁，共九十七頁。項(xiàng)目概述82保證生命安全：發(fā)生設(shè)定的火災(zāi)時(shí)確保所有人員能夠安全疏散；保證財(cái)產(chǎn)安全：通過早期探測(cè)和高效撲救來降低火災(zāi)的直接和間接損失。第八十二頁，共九十七頁。83分析新航站樓內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源的分布、著火特性及熱釋放速率；分析火災(zāi)動(dòng)力學(xué)特性和建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)響應(yīng)特性，對(duì)火災(zāi)達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間進(jìn)行評(píng)估；分析人群疏散特性，計(jì)算出人員疏散完畢時(shí)間，并結(jié)合到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間對(duì)人員能否安全疏散進(jìn)行評(píng)估；分析不同火災(zāi)探測(cè)報(bào)警方法，對(duì)不同火災(zāi)探測(cè)方法在航站樓大空間內(nèi)的適用性進(jìn)行評(píng)估；分析不同滅火系統(tǒng)的效能，對(duì)其延長達(dá)到火災(zāi)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間、降低火災(zāi)損失、保護(hù)環(huán)境的作用進(jìn)行評(píng)估。研究內(nèi)容第八十三頁，共九十七頁。危險(xiǎn)源辨識(shí)84分析新航站樓內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)源的分布、著火特性及熱釋放速率分析設(shè)計(jì)圖紙→按照功能區(qū)進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)；→確定可燃物著火特性和燃燒熱值；→計(jì)算火災(zāi)荷載及火災(zāi)增長因子；→按時(shí)間平方類型火災(zāi)計(jì)算熱釋放速率。第八十四頁，共九十七頁。85實(shí)際大空間中會(huì)存在一些可燃物聚集的區(qū)域，火災(zāi)荷載密度較大，需根據(jù)可燃物的空間分布特性對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行進(jìn)一步辨識(shí)，考慮其發(fā)生火災(zāi)后的熱釋放速率和火災(zāi)蔓延情況。

大空間內(nèi)火災(zāi)熱釋放速率地點(diǎn)火源面積（m2）等效直徑（m）火災(zāi)增長因子a（kW/s2）可燃物全部被引燃時(shí)間（s）最大熱釋放速率（MW）二層商亭4×440.0883339.76行李堆3×22.40.046892001.88辦票臺(tái)7.5×45.20.011274332.12夾層（行李）1.8×1.61.70.046891420.95一層（行李堆）3×22.40.046892001.88大空間火災(zāi)熱釋放速率第八十五頁，共九十七頁?；馂?zāi)危害性評(píng)估86比較大空間內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)的全尺寸模擬實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果：提出和驗(yàn)證多空間區(qū)域模擬方法在計(jì)算大空間煙氣運(yùn)動(dòng)特性方面的合理性。研究新航站樓內(nèi)不同火災(zāi)場景下，煙氣的運(yùn)動(dòng)特性和排煙位置及速率對(duì)煙氣運(yùn)動(dòng)的影響。對(duì)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化進(jìn)行場模擬。根據(jù)計(jì)算得到的火災(zāi)功率、火焰高度、煙氣的溫度，分析對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)途徑。

第八十六頁，共九十七頁?；馂?zāi)危害性評(píng)估87大空間火災(zāi)實(shí)驗(yàn)廳第八十七頁，共九十七頁?；馂?zāi)危害性評(píng)估88自然填充過程中的火源情況機(jī)械排煙實(shí)驗(yàn)情況自然排煙實(shí)驗(yàn)情況圖第八十八頁，共九十七頁?；馂?zāi)危害性評(píng)估89扁平型大空間中火災(zāi)煙